PandaX-nT暗物质探测实验读出电子学预研系统的研制
发布时间：2021-06-26 03:11
PandaX-nT升级对电子学系统提出了诸多新的挑战,如更多的通道数、高速高精度的波形数字化、灵活的触发算法和更高的数据带宽要求等。本文介绍一种为未来PandaX-nT暗物质直接探测升级实验预研的读出电子学系统。该电子学系统主要由前置放大电路模块、波形数字化模块（FDM）、数据获取模块（DAQ）和时钟分发模块等组成。FDM集成8路14 bit@1 GS/s ADC,具有较高集成度,可实现对探测器信号波形数字化,并通过光纤与DAQ通信。DAQ可汇总多块FDM数据,实现全数字化的触发算法,并通过基于TCP协议的千兆以太网与计算机通信,保证了数据传输的可靠与稳定。目前已完成了整个读出电子学系统设计,并对整个电子学系统进行了功能验证,以及与探测器进行了初步的联合测试。整个电子学系统具有较高的可扩展性,并能实现更复杂的触发算法,能满足下一代升级的需求。
【文章来源】：原子能科学技术. 2020,54(06)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
读出电子学预研系统基本结构示意图
前置放大电路图
FDM采用PXI 6U标准板卡设计,结构框图如图3所示。FDM主时钟源是时钟扇出模块提供的25 MHz同步时钟,然后通过模块内PLL Q产生ADC的采样时钟、FPGA的工作时钟和用于JESD204B协议的SYSREF同步信号,从而保证了整个前端采集系统的时钟的同步性。由SMA输入的前放信号,经过FDM内部运算放大器转换成差分信号,并经过低通滤波器滤除运放带来的高频噪声后,输送到AD9680。每片AD9680采样后的数据通过4条10 Gb/s的JESD204B链路汇总到FPGA中。在FPGA中,通过来自DAQ的触发信号,将触发窗口内的有效数据全部存储在FPGA内部RAM中,其余数据丢弃;存储后的有效数据,经添加时间戳、触发号等信息后,重新组装成完整的数据帧,并通过光纤将此数据帧上传到DAQ中。1.3 DAQ
【参考文献】：
期刊论文
[1]First dark matter search results from the PandaX-Ⅰ experiment[J]. XIAO MengJiao,XIAO Xiang,ZHAO Li,CAO XiGuang,CHEN Xun,CHEN YunHua,CUI XiangYi,FANG DeQing,FU ChangBo,GIBONI Karl L.,GONG HaoWei,GUO GuoDong,HU Jie,HUANG XingTao,JI XiangDong,JU YongLin,LEI SiAo,LI ShaoLi,LIN Qing,LIU HuaXuan,LIU JiangLai,LIU Xiang,LORENZON Wolfgang,MA YuGang,MAO YaJun,NI KaiXuan,PUSHKIN Kirill,REN XiangXiang,SCHUBNELL Michael,SHEN ManBing,STEPHENSON Scott,TAN AnDi,TARL Greg,WANG HongWei,WANG JiMin,WANG Meng,WANG XuMing,WANG Zhou,WEI YueHuan,WU ShiYong,XIE PengWei,YOU YingHui,ZENG XiongHui,ZHANG Hua,ZHANG Tao,ZHU ZhongHua. Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2014(11)
[2]PandaX: a liquid xenon dark matter experiment at CJPL[J]. CAO XiGuang,CHEN Xun,CHEN YunHua,CUI XiangYi,FANG DeQing,FU ChangBo,GIBONI Karl L.,GONG HaoWei,GUO GuoDong,HE Ming,HU Jie,HUANG XingTao,JI XiangDong,JU YongLin,LI ShaoLi,LIN Qing,LIU HuaXuan,LIU JiangLai,LIU Xiang,LORENZON Wolfgang,MA YuGang,MAO YaJun,NI KaiXuan,PUSHKIN Kirill,REN XiangXiang,SCHUBNELL Michael,SHEN ManBing,SHI YuJie,STEPHENSON Scott,TAN AnDi,TARLé Greg,WANG HongWei,WANG JiMing,WANG Meng,WANG XuMing,WANG Zhou,WEI YueHuan,WU ShiYong,XIAO MengJiao,XIAO Xiang,XIE PengWei,YE Tao,YOU YingHui,ZEN XiongHui,ZHANG Hua,ZHANG Tao,ZHAO HaiYing,ZHAO Li,ZHOU XiaoPeng,ZHU ZhongHua. Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2014(08)
博士论文
[1]基于PandaⅩ-Ⅱ实验探测WIMP与原子核自旋相关的反应[D]. 燕斌斌.山东大学 2019
[2]PandaX地下暗物质实验电子学与数据获取系统的研制[D]. 任祥祥.山东大学 2015
本文编号：3250512
【文章来源】：原子能科学技术. 2020,54(06)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
读出电子学预研系统基本结构示意图
前置放大电路图
FDM采用PXI 6U标准板卡设计,结构框图如图3所示。FDM主时钟源是时钟扇出模块提供的25 MHz同步时钟,然后通过模块内PLL Q产生ADC的采样时钟、FPGA的工作时钟和用于JESD204B协议的SYSREF同步信号,从而保证了整个前端采集系统的时钟的同步性。由SMA输入的前放信号,经过FDM内部运算放大器转换成差分信号,并经过低通滤波器滤除运放带来的高频噪声后,输送到AD9680。每片AD9680采样后的数据通过4条10 Gb/s的JESD204B链路汇总到FPGA中。在FPGA中,通过来自DAQ的触发信号,将触发窗口内的有效数据全部存储在FPGA内部RAM中,其余数据丢弃;存储后的有效数据,经添加时间戳、触发号等信息后,重新组装成完整的数据帧,并通过光纤将此数据帧上传到DAQ中。1.3 DAQ
【参考文献】：
期刊论文
[1]First dark matter search results from the PandaX-Ⅰ experiment[J]. XIAO MengJiao,XIAO Xiang,ZHAO Li,CAO XiGuang,CHEN Xun,CHEN YunHua,CUI XiangYi,FANG DeQing,FU ChangBo,GIBONI Karl L.,GONG HaoWei,GUO GuoDong,HU Jie,HUANG XingTao,JI XiangDong,JU YongLin,LEI SiAo,LI ShaoLi,LIN Qing,LIU HuaXuan,LIU JiangLai,LIU Xiang,LORENZON Wolfgang,MA YuGang,MAO YaJun,NI KaiXuan,PUSHKIN Kirill,REN XiangXiang,SCHUBNELL Michael,SHEN ManBing,STEPHENSON Scott,TAN AnDi,TARL Greg,WANG HongWei,WANG JiMin,WANG Meng,WANG XuMing,WANG Zhou,WEI YueHuan,WU ShiYong,XIE PengWei,YOU YingHui,ZENG XiongHui,ZHANG Hua,ZHANG Tao,ZHU ZhongHua. Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2014(11)
[2]PandaX: a liquid xenon dark matter experiment at CJPL[J]. CAO XiGuang,CHEN Xun,CHEN YunHua,CUI XiangYi,FANG DeQing,FU ChangBo,GIBONI Karl L.,GONG HaoWei,GUO GuoDong,HE Ming,HU Jie,HUANG XingTao,JI XiangDong,JU YongLin,LI ShaoLi,LIN Qing,LIU HuaXuan,LIU JiangLai,LIU Xiang,LORENZON Wolfgang,MA YuGang,MAO YaJun,NI KaiXuan,PUSHKIN Kirill,REN XiangXiang,SCHUBNELL Michael,SHEN ManBing,SHI YuJie,STEPHENSON Scott,TAN AnDi,TARLé Greg,WANG HongWei,WANG JiMing,WANG Meng,WANG XuMing,WANG Zhou,WEI YueHuan,WU ShiYong,XIAO MengJiao,XIAO Xiang,XIE PengWei,YE Tao,YOU YingHui,ZEN XiongHui,ZHANG Hua,ZHANG Tao,ZHAO HaiYing,ZHAO Li,ZHOU XiaoPeng,ZHU ZhongHua. Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2014(08)
博士论文
[1]基于PandaⅩ-Ⅱ实验探测WIMP与原子核自旋相关的反应[D]. 燕斌斌.山东大学 2019
[2]PandaX地下暗物质实验电子学与数据获取系统的研制[D]. 任祥祥.山东大学 2015
本文编号：3250512
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